프라세오디뮴()III,IV) 산화물

Praseodymium(
이름
IUPAC 이름
프라세오디뮴(III, IV) 산화물
식별자
  • 12037-29-5
3D 모델(JSmol)
ECHA InfoCard 100.031.676 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 234-857-9
펍켐 CID
특성.
Pr
6O
11
어금질량 1021.44 g/190
외관 짙은 갈색의 가루
밀도 6.5 g/mL
녹는점 2,183 °C(3,961 °F, 2,456 K).[1]
비등점 3,760 °C(6,800 °F, 4,030 K)[1]
위험
GHS 픽토그램 GHS07: Harmful
GHS 시그널 워드 경고
H315, H319, H335
P261, P305+351+338
치사량 또는 농도(LD, LC):
5000mg·kg−1 랫드 구강
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
Infobox 참조 자료

프라세오디뮴(III, IV) 산화물은 물에 용해되지 않는 Pr6O11이라는

공식을 가진 무기 화합물이다.[2] 그것은 입방형 불소 구조를 가지고 있다.[3] 이것은 주변 온도와 압력에서 가장 안정된 형태의 프라세오디뮴 산화물이다.[4]

특성 및 구조

Pr6O11은

XRD, TEM 및 SEM 방법으로 측정한 입방 불소 결정 구조를 채택하고 있다.[3][5] Pr 이온이 Pr(III)과 Pr(IV)의 혼합된 용해 상태에 있는 Praseodium(IV)산화물(PrO2
)의 산소 결핍 형태라고 볼 수 있다.[5] 이 특성은 산화물의 촉매 활성도에 대한 많은 유용한 특성을 제공하는 것이다.

합성

프라세오디뮴 산화물 나노입자는 일반적으로 열분해, 용해 염분법, 석회화 또는 강수 등의 고체 방법을 통해 생산된다.[3][4] 그러나 실질적으로 모든 과정은 Pr6O11

 나노입자를 얻기 위한 석회화 단계를 포함한다.

석회화

전형적으로 프라세오디뮴 질산염 Pr(NO3
)
3·6HO2[3][5] 또는 프라세오디뮴 수산화물 Pr(OH)
3은[6] 높은 온도(일반적으로 500 °C 이상)에서 가열되어 프라세오디뮴(III,IV) 산화물을 공급한다. 덜 흔하지만 프라세오디뮴 아세테이트, 옥살레이트[7], 말론산염과[8] 같은 다른 유기 전구체의 합성은 화학 문헌에서도 보고되었다.

입자형상이나 격자형 매개변수 등 준비된 나노입자의 물리적 특성은 온도나 지속시간 등 석회화 조건과 다른 준비 방법(예: 계산, 솔겔, 강수량)에 따라 크게 달라진다. 그 결과, 원하는 정확한 형태학을 얻기 위해 많은 합성 경로를 탐색했다.[3][4][5]

사용하다

프라세오디뮴(III, IV) 산화물은 화학적 촉매에 여러 가지 잠재적인 용도를 가지며, 촉매 성능을 개선하기 위해 나트륨이나 금과 같은 촉진제와 함께 사용하는 경우가 많다.

메탄의 산화결합

나트륨 또는 리튬 촉진 프라세오디뮴(III,IV) 산화물에는 이산화탄소와 같은 원치 않는 부산물과 반대로 에탄과 에테네에 대한 선택성이 좋은 메탄의 변환률이 표시된다.[9][10] 이러한 반응을 위한 정확한 메커니즘은 아직 논의 중에 있지만, 일반적으로 메탄은 에탄의 형성을 위해 결합되는 촉매 표면의 산소에 의해 메틸 라디칼로 활성화된다는 것이 제안되었다. 에테네는 촉매에 의해 또는 자연적으로 에탄의 감소에 의해 형성된다. Pr(III)와 Pr(IV)의 다중 산화 상태는 과산화 음이온 O2-2와
관련된 활성 촉매 종의 신속한 재생을 가능하게 한다.[9]

이런 반응은 풍부한 메탄가스(천연가스의 최대 60%를 합성)[9][10]를 고차 탄화수소로 변환시켜 더 많은 용도를 제공할 수 있게 해 특히 관심을 끈다. 그 결과, 메탄의 산화 결합은 경제적으로 바람직한 과정이다.

CO 산화

CO에서 CO2로의
Pr6O11

–Catalysed 산화를 위한 제안 메커니즘에서, CO는 먼저 촉매 표면에 결합하여 바이덴테이트 탄산염을 만든 다음 CO2로
분해될 수 있는 단일 탄산염 종으로 변환하여 촉매 사이클을 완료한다. 탄산수소 탄산염의 단일종 전환은 촉매 표면에 산소공백을 남긴다. 촉매 표면은 Prcents의 혼합 산화 상태에서 파생되는 높은 산소 이동성으로 인해 빠르게 채워질 수 있다. 이 제안된 메커니즘은 아래에 Borchert 등으로부터 개략적으로 제시된다.[5]

Praseodymium oxide-catalyzed CO oxidation mechanism

촉매에 금색 촉진제를 첨가하면 반응 온도가 550 °C에서 140 °C로 현저히 낮아질 수 있지만 메커니즘은 아직 발견되지 않았다. 금과 프라세오디뮴(III,IV) 산화물종 사이에는 일정한 시너지 효과가 있다고 생각된다.[11]

CO 산화에 대한 관심은 유독 CO 가스를 무독성 CO2로
변환하는 능력에 있으며, 예를 들어 CO를 배출하는 자동차 배기가스에 응용하고 있다.[12]

Pr6O11은

또한 실리카나 지르콘과 같은 다른 첨가물과 함께 세라믹이나 유리에[13] 사용하기 위한 색소를 생산하기 위해 사용된다.

참조

  1. ^ Jump up to: a b "Praseodymium Oxide Nanoparticles (Pr6O11) – Properties, Applications". AZoNano.com. 2013-04-17. Retrieved 2018-03-15.
  2. ^ "Praseodymium Oxide (Pr6O11)". www.reade.com. Retrieved 2018-03-15.
  3. ^ Jump up to: a b c d e Matović, Branko; Pantić, Jelena; Prekajski, Marija; Stanković, Nadežda; Bučevac, Dušan; Minović, Tamara; Čebela, Maria (2013). "Synthesis and characterization of Pr6O11 nanopowders". Ceramics International. 39 (3): 3151–3155. doi:10.1016/j.ceramint.2012.09.098.
  4. ^ Jump up to: a b c Zinatloo-Ajabshir, Sahar; Salavati-Niasari, Masoud (2015). "Novel poly(ethyleneglycol)-assisted synthesis of praseodymium oxide nanostructures via a facile precipitation route". Ceramics International. 41 (1): 567–575. doi:10.1016/j.ceramint.2014.08.105.
  5. ^ Jump up to: a b c d e Borchert, Yulia; Sonström, Patrick; Wilhelm, Michaela; Borchert, Holger; Bäumer, Marcus (2008). "Nanostructured Praseodymium Oxide: Preparation, Structure, and Catalytic Properties". The Journal of Physical Chemistry C. 112 (8): 3054–3063. doi:10.1021/jp0768524. ISSN 1932-7447.
  6. ^ Ma, Lin; Chen, Weixiang; Zhao, Jie; Zheng, Yifeng; Li, Xiang; Xu, Zhude (2007). "Microwave-assisted synthesis of praseodymium hydroxide nanorods and thermal conversion to oxide nanorod". Materials Letters. 61 (8–9): 1711–1714. doi:10.1016/j.matlet.2006.07.116.
  7. ^ Hussein, Gamal A.M. (1994). "Formation of praseodymium oxide from the thermal decomposition of hydrated praseodymium acetate and oxalate". Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 29 (1): 89–102. doi:10.1016/0165-2370(93)00782-i.
  8. ^ Muraishi, Kazuo; Yokobayashi, Hiroko; Nagase, Kenzo (1991). "Systematics on the thermal reactions of lanthanide malonates Ln
    2    (C
    3    H
    2    O
    4    )
    3    ·nH
    2    O     in the solid state". Thermochimica Acta. 182 (2): 209–217. doi:10.1016/0040-6031(91)80006-5.
  9. ^ Jump up to: a b c GAFFNEY, A (1988). "Oxidative coupling of methane over sodium promoted praseodymium oxide". Journal of Catalysis. 114 (2): 422–432. doi:10.1016/0021-9517(88)90045-0.
  10. ^ Jump up to: a b Poirier, Michel G.; Breault, Raymond; Kaliaguine, Serge; Adnot, Alain (1991). "Oxidative coupling of methane over praseodymium oxide catalysts". Applied Catalysis. 71 (1): 103–122. doi:10.1016/0166-9834(91)85009-k.
  11. ^ Huang, P. X.; Wu, F.; Zhu, B. L.; Li, G. R.; Wang, Y. L.; Gao, X. P.; Zhu, H. Y.; Yan, T. Y.; Huang, W. P. (2006-02-01). "Praseodymium Hydroxide and Oxide Nanorods and Au/Pr6O11 Nanorod Catalysts for CO Oxidation". The Journal of Physical Chemistry B. 110 (4): 1614–1620. doi:10.1021/jp055622r. ISSN 1520-6106. PMID 16471724.
  12. ^ Kim, Il Hee; Seo, Hyun Ook; Park, Eun Ji; Han, Sang Wook; Kim, Young Dok (2017-01-16). "Low Temperature CO oxidation over Iron Oxide Nanoparticles Decorating Internal Structures of a Mesoporous Alumina". Scientific Reports. 7: 40497. Bibcode:2017NatSR...740497K. doi:10.1038/srep40497. ISSN 2045-2322. PMC 5238452. PMID 28091561.
  13. ^ Kar, J. K; Stevens, R.; Bowen, C. R (2005). "Processing and characterisation of Pr–zircon pigment powder". Advances in Applied Ceramics. 104 (5): 233–238. doi:10.1179/174367605X16699. S2CID 55057492.